KR20220041218A - 증기 전달 방법들 및 장치 - Google Patents

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KR20220041218A
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알렉산더 엔. 러너
로이 샤비브
필립 스타우트
프라샨스 코트누르
조셉 엠. 라니시
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 유기 기상 증착 시스템들 및 이와 관련된 기판 프로세싱 방법들에 관한 것이다. 일 실시예에서, 프로세싱 시스템은 덮개 조립체 및 복수의 재료 전달 시스템들을 포함한다. 덮개 조립체는, 제1 표면 및 제1 표면에 대향하게 배치된 제2 표면을 갖는 덮개 플레이트, 및 제1 표면에 커플링된 샤워헤드 조립체를 포함한다. 샤워헤드 조립체는 복수의 샤워헤드들을 포함한다. 복수의 재료 전달 시스템들의 개별적인 재료 전달 시스템들은 복수의 샤워헤드들 중 하나 이상의 샤워헤드들에 유체적으로 커플링되고, 덮개 플레이트의 제2 표면 상에 배치된다. 재료 전달 시스템들 각각은 전달 라인, 전달 라인 상에 배치된 전달 라인 밸브, 전달 라인 밸브와 샤워헤드 사이에 배치된 지점에서 전달 라인에 유체적으로 커플링된 바이패스 라인, 및 바이패스 라인 상에 배치된 바이패스 밸브를 포함한다.

Description

증기 전달 방법들 및 장치
[0001] 본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로 전자 디바이스 제조에 관한 것으로, 더 구체적으로는 유기 기상 증착 시스템(organic vapor deposition system)들 및 이와 관련된 기판 프로세싱 방법들에 관한 것이다.
[0002] 유기 기상 증착은 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서들과 같은 통합 유기 광전 디바이스들의 제조 시에 점점 더 관련성이 높아지고 있다. CMOS 이미지 센서(CIS; CMOS image sensor)는 통상적으로, 대응하는 복수의 CMOS 트랜지스터들과 일체로 형성된 복수의 유기 광-검출기(OPD; organic photo-detector)들을 특징으로 한다. 각각의 OPD-CMOS 트랜지스터 조합은 픽셀 신호를 제공하고, 이러한 픽셀 신호는, 이미지 센서에 의해 제공되는 다른 픽셀 신호들과 조합될 때, 이미지를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 통상적으로, OPD들은 2개의 투명 전극 층들, 이를테면, ITO(indium-tin-oxide) 전극 층들 사이에 개재된 유기 광-전도성 막들의 하나 이상의 층들을 포함하는 패터닝된 막 스택으로부터 형성된다. CMOS 디바이스들은 통상적으로, 종래의 반도체 디바이스 제조 프로세스를 사용하여 실리콘 기판, 예컨대, 웨이퍼 상에 형성되고, 이어서, 그 위에 유기 광-검출기들이 형성된다. 유기 광-전도성 막들은 통상적으로, 유기 기상 증착 프로세스를 사용하여, 복수의 CMOS 디바이스들이 상부에 형성되어 있는 마스킹된 기판 상에 증착된다.
[0003] 유기 기상 증착 프로세스들은 대개, OLED(organic light emitting diode) 디스플레이들, 이를테면, 텔레비전 스크린들, 또는 유기 광-검출기들의 대규모 어레이들, 이를테면, 솔라 셀들의 제조 시에 사용되며, 여기서, 유기 디바이스들은 큰 직사각형 패널 상에 형성된다. 불행하게도, 패널 제조에서 통상적으로 사용되는 유기 기상 증착 프로세스들을 대량 반도체 디바이스 제조 라인들에 통합하는 것은 난제로 입증되었다.
[0004] 이에 따라서, 기술분야에서 필요한 것은, 반도체 디바이스 제조 및 이와 관련된 기판 프로세싱 방법들에 대개 사용되는 기판들을 핸들링하기에 적절한 유기 기상 증착 시스템들이다.
[0005] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 통합형 유기 CMOS 이미지 센서들의 제조에 적절한 유기 기상 증착 시스템들 및 이와 관련된 방법들에 관한 것이다.
[0006] 일 실시예에서, 프로세싱 시스템은 덮개 조립체 및 복수의 재료 전달 시스템들을 포함한다. 덮개 조립체는, 제1 표면 및 제1 표면에 대향하게 배치된 제2 표면을 갖는 덮개 플레이트, 및 제1 표면에 커플링된 샤워헤드 조립체를 포함한다. 샤워헤드 조립체는 복수의 샤워헤드들을 포함한다. 여기서, 복수의 재료 전달 시스템들의 개별적인 재료 전달 시스템들은 덮개 플레이트의 제2 표면 상에 배치되고, 복수의 샤워헤드들 중 하나 이상의 샤워헤드들에 유체적으로 커플링된다. 통상적으로, 재료 전달 시스템들의 개별적인 재료 전달 시스템들은 각각 전달 라인, 전달 라인 상에 배치된 전달 라인 밸브, 전달 라인 밸브와 샤워헤드 사이에 배치된 지점에서 전달 라인에 유체적으로 커플링된 바이패스 라인, 및 바이패스 라인 상에 배치된 바이패스 밸브를 포함한다.
[0007] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 상세한 설명은 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있으며, 이러한 실시예들 중 일부는 첨부된 도면들에 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 통상적인 실시예들을 예시하므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0008] 도 1은 일 실시예에 따른, 단면이 도시된 프로세싱 챔버 및 프로세싱 챔버에 유체적으로 커플링된 복수의 재료 전달 시스템들을 특징으로 하는 유기 기상 증착 프로세싱 시스템을 개략적으로 예시한다.
[0009] 도 2a는 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 프로세싱 챔버의 덮개 조립체로서 사용될 수 있는 덮개 조립체의 개략적인 상향식 도면이다.
[0010] 도 2b는 일 실시예에 따른, 덮개 조립체의 덮개 플레이트 상에 배치된 복수의 통합형 재료 전달 시스템들을 추가로 예시하는, 라인(A-A)을 따라 취해진 도 2a의 덮개 조립체의 우측 상부 개략적인 단면도(right-side-up schematic sectional view)이다.
[0011] 도 2c는 일 실시예에 따른, 도 2b에 설명된 증기 소스들 중 하나의 증기 소스의 확대 단면도이다.
[0012] 도 2d는 일 실시예에 따른, 도 2b의 일부분의 확대 단면도이다.
[0013] 도 3은 도 1 또는 도 2b에 설명된 증기 소스들 중 하나 이상의 증기 소스들 대신에 사용될 수 있는, 다른 실시예에 따른 증기 소스의 단면도이다.
[0014] 도 4a 및 도 4b는 도 2b 및 도 2d에 예시된 벨로우즈에 대한 대안적인 실시예들의 확대 단면도들이다.
[0015] 도 5는 일 실시예에 따른, 본원에서 설명되는 프로세싱 시스템들을 사용하여 기판을 프로세싱하는 방법을 제시하는 흐름도이다.
[0016] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 양상의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 언급 없이 다른 양상들에 유익하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
[0017] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 통합형 유기 CMOS 이미지 센서들의 제조에 적절한 유기 기상 증착 시스템들 및 이와 관련된 기판 프로세싱 방법들에 관한 것이다.
[0018] 도 1은 일 실시예에 따른, 기판의 표면 상에 하나 이상의 유기 재료들을 증착하기 위해 사용될 수 있는 프로세싱 시스템(100)을 개략적으로 예시한다. 프로세싱 시스템(100)은 프로세싱 챔버(102)(단면이 도시됨) 및 프로세싱 챔버(102)에 유체적으로 커플링된 복수의 재료 전달 시스템들(104)을 특징으로 한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "유체적으로 커플링된"이라는 용어는, 직접적으로 또는 간접적으로 연결된 2개 이상의 엘리먼트들이 유체 연통하도록, 즉, 유체가 이러한 2개 이상의 엘리먼트들 사이에서 직접적으로 또는 간접적으로 유동할 수 있도록 하는 이러한 2개 이상의 엘리먼트들을 지칭한다.
[0019] 프로세싱 챔버(102)는, 챔버 베이스(108), 하나 이상의 측벽들(110) 및 챔버 덮개 조립체(112)를 포함하는 챔버 바디(106)를 포함한다. 챔버 덮개 조립체(112)는 덮개 플레이트(114), 및 덮개 플레이트(114)에 커플링된 샤워헤드 조립체(116)를 포함한다. 여기서, 덮개 플레이트(114)는 힌지(115)를 사용하여 하나 이상의 측벽들(110)에 커플링되며, 이는 유지보수를 위한 액세스를 가능하게 하기 위해 덮개 플레이트(114)가 측벽들(110)로부터 피벗팅하거나, 스윙하거나 또는 다른 방식으로 멀어지게 이동할 수 있게 한다. 다른 실시예들에서, 덮개 플레이트(114)는 덮개 플레이트(114)를 리프팅하는, 덮개 플레이트(114) 위에 배치된 크레인을 사용하여 측벽들(110)로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 여기서, 챔버 베이스(108), 하나 이상의 측벽들(110) 및 샤워헤드 조립체(116)는 집합적으로 프로세싱 볼륨(118)을 정의한다.
[0020] 통상적으로, 프로세싱 볼륨(118)은 진공 소스(119), 이를테면, 하나 이상의 전용 진공 펌프들에 유체적으로 커플링되며, 이는 프로세싱 볼륨(118)을 대기압 미만 조건(sub-atmospheric condition)들로 유지하고, 그로부터 과도한 기상 유기 재료(vapor-phase organic material)들을 진공배기시킨다. 여기서, 밸브(120), 예컨대, 스로틀 밸브가 프로세싱 볼륨(118)과 진공 소스(119) 사이의 배기 라인 상에 배치된다. 밸브(120)는 프로세싱 볼륨(118) 내의 압력을 제어하기 위해 사용된다. 일부 실시예들에서, 프로세싱 시스템(100)은 프로세싱 볼륨(118)과 진공 소스(119) 사이에 배치된 콜드 트랩(cold trap)(121)을 더 포함한다. 콜드 트랩(121)은 냉각제 소스(도시되지 않음)에 열적으로 커플링될 수 있으며, 과도한 기상 유기 재료가 하나 이상의 전용 진공 펌프들에 도달하여 내부의 표면들 상에 바람직하지 않게 응축되기 전에, 이러한 기상 유기 재료를 응축 및 트랩하기 위해 사용된다.
[0021] 본원에서, 프로세싱 챔버(102)는, 기상 증착 프로세스 동안 기판(124)을 지지 및 회전시키기 위해 프로세싱 볼륨(118)에 배치된 회전가능 기판 지지부(122)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 기판(124)은 섀도우 마스크 조립체(128)를 추가로 지지하는 휴대용 정전 척과 같은 기판 캐리어(126) 상에 배치된다. 섀도우 마스크 조립체(128)는 마스크 프레임(130), 및 기판(124)의 표면에 걸쳐 있도록 마스크 프레임(130) 내에 배치되어 마스크 프레임(130)에 의해 지지되는 섀도우 마스크(132)를 포함한다. 기판 프로세싱 동안, 유기 재료들은 기판(124) 위에 배치된 섀도우 마스크(132)의 개구들을 통해 기판(124) 상에 증착(응축)된다. 쉐도우 마스크(132)의 개구들을 통해 기판(124) 상에 증착된 유기 재료들은 기판 표면 상에 하나 이상의 패터닝된 유기 재료 층들을 형성한다. 기판(124) 및 섀도우 마스크 조립체(128)가 상부에 배치되어 있는 기판 캐리어(126)는, 도어 또는 밸브(도시되지 않음)에 의해 밀봉되는 측벽들(110) 중 하나에 있는 개구(134)를 통해 기판 지지부(122)로 로딩되고 기판 지지부(122)로부터 언로딩된다.
[0022] 샤워헤드 조립체(116)는 복수의 샤워헤드들(136)(4개의 샤워헤드들 중 2개가 도시됨)을 포함하며, 복수의 샤워헤드들(136) 각각은 프로세싱 볼륨(118) 내로 기상 유기 재료를 분배하기 위해 사용될 수 있다. 샤워헤드들(136) 각각은, 샤워헤드 조립체(116)의 다른 샤워헤드들(136) 각각에 대해 개개의 샤워헤드(136)의 온도를 독립적으로 제어하기 위해 사용될 수 있는 가열기(138)를 특징으로 한다. 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 재료 전달 시스템들(104) 및 샤워헤드들(136)의 컴포넌트들의 온도를 제어하는 것은 프로세싱 볼륨(118) 내로의 기상 유기 재료의 질량 유량에 대한 제어를 가능하게 한다. 예컨대, 컴포넌트 및/또는 샤워헤드(136)의 온도가 증가될 때, 이러한 컴포넌트 및/또는 샤워헤드(136)를 통한 기상 유기 재료의 유동이 또한 증가한다. 따라서, 샤워헤드들(136) 각각의 온도를 서로에 대해 독립적으로 제어하는 능력은 유리하게, 샤워헤드들(136)을 통한 개개의 유기 재료들의 유량들에 대한 독립적인 제어를 가능하게 한다. 여기서, 샤워헤드들(136) 각각이 인접하게 배치된 샤워헤드(136)로부터 갭(140)만큼 이격되어, 샤워헤드들(136) 사이의 열적 크로스 토크를 감소시키거나 또는 실질적으로 제거한다.
[0023] 일부 실시예들에서, 샤워헤드들(136) 각각은 반사기(141)에 의해 둘러싸인다. 통상적으로, 반사기들(141) 각각은 샤워헤드를 향하는 고도로 연마된 표면, 예컨대, 미러링된 표면을 갖는 금속을 포함한다. 반사기들(141)은, 예컨대, 샤워헤드(136)의 측면들로부터 프로세싱 볼륨(118) 내로의 복사 열 손실을 방지하고 인접 샤워헤드들(136) 사이의 열적 크로스 토크를 방지하기 위해, 개개의 샤워헤드(136) 내의 열을 억류(arrest)하기 위해 사용된다. 샤워헤드 조립체(116) 대신에 프로세싱 챔버(102)에 사용될 수 있는 샤워헤드 조립체의 추가적인 양상들이 도 2a 및 도 2b에 도시 및 설명된다.
[0024] 여기서, 기상 유기 재료들은 복수의 재료 전달 시스템들(104)(4개가 도시됨)을 사용하여 샤워헤드들(136) 각각에 전달된다. 재료 전달 시스템들(104) 각각은 증기 소스(142), 및 증기 소스(142)를 샤워헤드(136)에 유체적으로 커플링하는 전달 라인(146)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 전달 라인들(146)은 증기 소스들(142) 각각을 일대일 관계로 개개의 샤워헤드(136)에 유체적으로 커플링하며, 여기서, 샤워헤드들(136) 각각은 자신에 대응하는 개별적인 증기 소스(142)를 갖는다. 다른 실시예들에서, 2개 이상의 샤워헤드들(136)은 이를테면 제1 전달 라인(146)에 유체적으로 커플링된 제2 전달 라인(147)(가상선으로 도시됨)을 사용함으로써 개별적인 증기 소스(142)에 유체적으로 커플링될 수 있다.
[0025] 프로세싱 시스템(100)의 동작 동안, 증기 소스들(142)은 통상적으로, 고체상 유기 재료, 이를테면, 유기 분말을 함유할 것이며, 이는 유기 재료를 이러한 유기 재료의 기상 상태(vapor-phase)로 기화시키거나 또는 승화시키기 위해 진공 하에 가열된다. 여기서, 전달 라인들(146)은 전달 라인들(146)에 열적으로 커플링된 저항성 가열 엘리먼트들과 같은 개개의 가열기들(148)을 사용하여 가열된다. 가열기들(148)은 증기 소스들(142)로부터 샤워헤드들(136)로 전달 라인들(146)의 길이들을 따라 연장될 수 있거나, 또는 이를테면 증기 소스들(142)로부터 덮개 플레이트(114)로 전달 라인들(146)의 길이들의 일부분들을 따라 연장될 수 있다. 가열기들(148)은 전달 라인들(146) 내의 기상 유기 재료들의 바람직하지 않은 응축을 방지하고, 일부 실시예들에서, 전달 라인들(146)을 통한 기상 유기 재료들의 유량들을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
[0026] 일부 실시예들에서, 재료 전달 시스템들(104) 중 하나 이상은 개개의 증기 소스(142)로부터 대응하는 샤워헤드(136)로 재료 전달 시스템(104)의 일부분을 따라 각각 연장되는 복수의 독립적으로 제어되는 가열기들(148)을 특징으로 한다. 복수의 독립적으로 제어되는 가열기들(148)은 개개의 증기 소스(142)로부터 대응하는 샤워헤드(136)로 멀티-존 제어 가열 시스템(149), 예컨대, 존들(A-E)을 형성하기 위해 사용된다. 일부 실시예들에서, 멀티-존 제어 가열 시스템(149)은, 예컨대 개개의 증기 소스(142)로부터 대응하는 샤워헤드(136)로의 개별적인 재료 전달 시스템들(104)의 길이(대응하는 샤워헤드(136)를 포함함)를 따라 균일한 온도들을 유지하기 위해 사용된다. 일부 실시예들에서, 멀티-존 제어 가열 시스템(149)은, 개별적인 재료 전달 시스템들(104)에 배치된 기상 전구체들의 재료 유량들에 대한 미세 제어를 제공하기 위해 개별적인 재료 전달 시스템들(104)의 길이를 따라 개별적인 재료 전달 시스템들(104)의 온도들을 점진적으로 그리고/또는 계속해서 변화(증가 또는 감소)시키기 위해 사용된다.
[0027] 본원에서, 재료 전달 시스템들(104)의 적어도 일부분들, 이를테면, 전달 라인들(146), 전달 라인 밸브들(150), 연결부들, 및 이들에 열적으로 커플링된 가열기들(148)은 절연 재킷(157)과 같은 단열 재료 내에 배치된다. 절연 재킷(157)은 임의의 적절한 재료, 이를테면, 단열 가요성 폴리머로 형성될 수 있으며, 재료 전달 시스템들(104)로부터 주변 환경으로의 열 손실을 방지하고 재료 전달 시스템(104)과의 우발적인 접촉을 통한 바람직하지 않은 열 위험들로부터 개인을 보호하기 위해 사용된다.
[0028] 일부 실시예들에서, 재료 전달 시스템들(104) 중 하나 이상은 캐리어 또는 푸시 가스의 사용 없이 기상 유기 재료를 프로세싱 볼륨(118) 내로 전달하기 위해 진공 조건들 하에 동작한다. 그러한 실시예들에서, 증기 소스(142)와 덮개 플레이트(114) 사이의 전달 라인(146) 상에 배치된 전달 라인 밸브(150)가 개방되고, 기상 유기 재료가 이러한 전달 라인 밸브(150)를 통해 유동할 수 있게 된다. 여기서, 전달 라인 밸브들(150)은, 전달 라인 밸브들(150)을 통한 기상 증착 재료의 유동을 시작 및 중지하도록, 그리고 원하는 경우, 증기 소스들(142)로부터 프로세싱 볼륨(118)을 유체적으로 격리시키도록 구성된 차단(shut-off) 밸브들이다. 통상적으로, 전달 라인 밸브들(150)은, 전달 라인 밸브들(150)을 원하는 온도들로 유지하고 이에 따라 전달 라인 밸브들(150)의 내부 표면들 상의 기상 유기 재료의 응축을 방지하기 위해, 가열기들(148), 전용 가열기들(도시되지 않음) 또는 이들의 조합 중 하나를 사용하여 가열된다.
[0029] 진공 조건들 하에 동작할 때, 기상 유기 재료들의 유량들은, 프로세싱 볼륨(118)과 증기 소스들(142) 사이의 압력 차(pressure differential)를 유지함으로써 적어도 부분적으로 제어된다. 압력 차는, 프로세싱 볼륨에 유체적으로 커플링된 밸브(120)를 사용함으로써, 증기 소스(142)의 온도 및 이에 따라 증기 소스(142)에 배치된 기상 유기 재료의 압력을 조정함으로써, 또는 둘 모두에 의해 유지될 수 있다.
[0030] 진공 조건들 하에 재료 전달 시스템들(104)을 동작시키는 것은 유익하게, 캐리어 가스의 사용과 연관된 품질 위험들 또는 막 오염을 감소시킨다. 불행하게도, 위에서 설명된 실시예들에서, 전달 라인들(146) 및 샤워헤드들(136)에 배치된 잔류 기상 유기 재료는 전달 라인 밸브들(150)이 폐쇄된 후에 프로세싱 볼륨(118) 내로 계속 블리딩(bleed)될 것이다. 따라서, 캐리어 가스의 사용 없이, 재료 전달 시스템들이 진공 조건들 하에 동작하고 있을 때, 프로세싱 볼륨(118) 내로의 기상 유기 재료의 유동을 중지하는 것은 원하는 것보다 더 오래 걸릴 수 있다. 예컨대, 일단 전달 라인 밸브(150)가 폐쇄되면(또는 실질적으로 폐쇄되면), 전달 라인(146)에 그리고 샤워헤드(136)에 배치된 잔류 기상 유기 재료가 프로세싱 볼륨(118) 내로 연속적으로 끌어당겨질 수 있다. 프로세싱 볼륨(118) 내로의 잔류 기상 유기 재료의 원하지 않는 유동은 기판 핸들링을 복잡하게 할 수 있고, 프로세싱 볼륨(118) 내의 표면들 상의 바람직하지 않은 증착을 초래할 수 있다. 원하지 않는 재료 증착의 예들은, 각각 기판 지지부(122)로 로딩되고 기판 지지부(122)로부터 언로딩되는 기판(124), 기판 캐리어(126) 및 섀도우 마스크 조립체(128)의 후행 및 선행 에지들 상의 그리고 기판 지지부(122) 상의 기상 유기 재료의 응축을 포함한다. 따라서, 일부 실시예들에서, 재료 전달 시스템들(104) 중 하나 이상은, 잔류 재료가 프로세싱 볼륨(118)을 통해 이동하지 않으면서, 샤워헤드들(136) 및 전달 라인들(146)로부터 콜드 트랩(121) 내로 잔류 재료를 끌어당기기 위해 사용될 수 있는 프로세싱 볼륨 바이패스 시스템을 더 포함한다.
[0031] 여기서, 각각의 바이패스 시스템은 바이패스 라인(152) 및 바이패스 라인(152) 상에 배치된 바이패스 밸브(154)를 포함한다. 바이패스 라인들(152)은 전달 라인 밸브들(150)과 샤워헤드들(136) 사이에 배치된 지점들에서 개개의 전달 라인들(146)에 유체적으로 커플링된다. 바이패스 밸브들(154)은 전달 라인들(146)과 바이패스 라인들(152)의 교차부들과 콜드 트랩(121) 사이에서 바이패스 라인들(152) 상에 각각 배치된다.
[0032] 바이패스 시스템이 오프-모드 구성으로 동작하고 있을 때, 개개의 전달 라인 밸브(150)는 개방될 것이고, 바이패스 밸브(154)는 폐쇄될 것이다. 따라서, 바이패스 시스템이 오프-모드 구성에 있을 때, 기상 유기 재료는 개개의 증기 소스(142)로부터 대응하는 샤워헤드(136)로 유동할 것이다. 반대로, 바이패스 시스템이 온-모드 구성에 있을 때, 개개의 전달 라인 밸브(150)는 폐쇄될 것이고, 바이패스 밸브(154)는 개방될 것이다. 일반적으로, 프로세싱 볼륨(118) 내의 압력은, 진공 소스(119)에 의해 바이패스 라인들(152)에 제공되는 네거티브 압력보다 더 크다. 따라서, 바이패스 시스템이 온-모드 구성으로 배치될 때, 전달 라인(146) 및 샤워헤드(136)에 배치된 잔류 기상 유기 재료는 바이패스 라인(152) 내로 또는 바이패스 라인(152)을 향해 끌어당겨질 것이며, 이는 샤워헤드(136)로부터의 잔류 재료의 유동을 중지할 것이다. 바이패스 시스템들의 사용은 유리하게, 프로세싱 볼륨(118) 내로의 기상 유기 재료 유동이 신속하게 중지될 수 있게 하여서, 유기 기상 증착 프로세스에 대한 미세 제어를 가능하게 한다.
[0033] 다른 실시예들에서, 재료 전달 시스템(104)은 증기 소스들(142) 중 하나 이상으로부터 프로세싱 볼륨(118)으로의 기상 유기 재료의 전달을 가능하게 하기 위해 캐리어 가스를 사용한다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 증기 소스들(142) 각각은 가스 소스(156)에 유체적으로 커플링된다(가상선으로 도시됨). 가스 소스(156)는 비-반응성 캐리어 가스, 이를테면, Ar, N2 또는 He를, 기상 유기 재료와 혼합한 다음 프로세싱 볼륨(118) 내로 운반하거나 또는 푸시하도록 원하는 증기 소스(142)에 전달한다. 일부 실시예들에서, 재료 전달 시스템들(104) 또는 재료 전달 시스템들(104)의 일부분들, 예컨대, 개별적인 증기 소스들(142) 및 개별적인 증기 소스들(142)에 유체적으로 커플링된 전달 라인들(146)은 가스 소스(156)로부터 전달되는 퍼지 가스를 사용하여 유지보수 동작들 전에 그리고 그 후에 퍼징된다.
[0034] 일부 실시예들에서, 바이패스 시스템들의 적어도 일부분들, 이를테면, 바이패스 라인들(152), 바이패스 밸브들(154), 이들 사이의 연결부들, 및 바이패스 라인들(152)을 전달 라인들(146)에 유체적으로 커플링하는 연결부들은 가열기(148)를 사용하여 가열될 수 있고, 절연 재킷(157)을 사용하여 절연될 수 있다.
[0035] 본원의 실시예들에서, 프로세싱 시스템(100)의 동작은 시스템 제어기(160)에 의해 지시된다. 시스템 제어기(160)는 메모리(164)(예컨대, 비-휘발성 메모리) 및 지원 회로들(166)과 함께 동작가능한 프로그램가능 CPU(central processing unit)(162)를 포함한다. 지원 회로들(166)은 통상적으로 CPU(162)에 커플링되며, 프로세싱 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들의 제어를 가능하게 하도록 이러한 프로세싱 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들에 커플링된 캐시, 클록 회로들, 입력/출력 서브시스템들, 전력 공급부들 등 및 이들의 조합들을 포함한다. CPU(162)는 프로세싱 시스템의 다양한 컴포넌트들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 PLC(programmable logic controller)와 같이 산업 현장에서 사용되는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나이다. CPU(162)에 커플링된 메모리(164)는 비-일시적이며, 통상적으로, 용이하게 입수가능한 메모리들, 이를테면, RAM(random access memory), ROM(read only memory), 플로피 디스크 드라이브, 하드 디스크, 또는 로컬인 또는 원격인 임의의 다른 형태의 디지털 스토리지 중 하나 이상이다.
[0036] 통상적으로, 메모리(164)는 명령들을 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체(예컨대, 비-휘발성 메모리)의 형태이며, 이러한 명령들은, CPU(162)에 의해 실행될 때, 프로세싱 시스템(100)의 동작을 가능하게 한다. 메모리(164)의 명령들은 본 개시내용의 방법들을 구현하는 프로그램과 같은 프로그램 제품의 형태이다. 프로그램 코드는 다수의 상이한 프로그래밍 언어들 중 임의의 하나를 따를 수 있다. 일 예에서, 본 개시내용은 컴퓨터 시스템과 함께 사용하기 위해 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장된 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 프로그램 제품의 프로그램(들)은 (본원에 설명되는 방법들을 포함하는) 실시예들의 기능들을 정의한다.
[0037] 예시적인 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 (i) 정보가 영구적으로 저장될 수 있는 비-기록가능 저장 매체(예컨대, CD-ROM 드라이브에 의해 판독가능한 CD-ROM 디스크들과 같은, 컴퓨터 내의 판독-전용 메모리 디바이스들, 플래시 메모리, ROM 칩들, 또는 임의의 타입의 솔리드-스테이트 비-휘발성 반도체 메모리 디바이스들, 예컨대, SSD(solid state drive)들); 및 (ⅱ) 변경가능 정보가 저장되는 기록가능 저장 매체(예컨대, 하드-디스크 드라이브 또는 디스켓 드라이브 내의 플로피 디스크들, 또는 임의의 타입의 솔리드-스테이트 랜덤 액세스 반도체 메모리)를 포함(그러나, 이에 제한되지 않음)한다. 그러한 컴퓨터 판독가능 저장 매체는, 본원에서 설명되는 방법들의 기능들을 지시하는 컴퓨터 판독가능 명령들을 운반할 때, 본 개시내용의 실시예들이다. 일부 실시예들에서, 본원에서 제시되는 방법들 또는 이러한 방법들의 일부분들은 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit)들, FPGA(field-programmable gate array)들, 또는 다른 타입들의 하드웨어 구현들에 의해 수행된다. 일부 다른 실시예들에서, 본원에서 제시되는 기판 프로세싱 방법들은 소프트웨어 루틴들, ASIC(들), FPGA들 및/또는 다른 타입들의 하드웨어 구현들의 조합에 의해 수행된다.
[0038] 도 2a 내지 도 2d는 일 실시예에 따른, 재료 전달 시스템들(206)의 적어도 일부분들이 상부에 배치되어 있는 통합형 덮개 조립체(200)의 양상들을 개략적으로 예시한다. 도 2a는 (재료 전달 시스템들(206)을 도시하지 않는) 통합형 덮개 조립체(200)의 최하부 등각도이다. 도 2b는 도 2a의 라인(A-A)을 따라 취해진 덮개 조립체(200)의 우측 상부 단면도이며, 통합형 재료 전달 시스템들(206)을 추가로 도시한다. 도 2c는 도 2b에 도시된 통합형 재료 전달 시스템(206)의 일부분의 확대 단면도이다. 도 2d는 도 2b에 도시된 통합형 재료 전달 시스템(206)의 다른 부분의 확대 단면도이다. 통합형 덮개 조립체(200) 또는 임의의 조합의 통합형 덮개 조립체(200)의 일부분들은, 덮개 조립체(112) 및 재료 전달 시스템들(104) 대신에, 도 1에 설명된 프로세싱 시스템(100)에 사용될 수 있다.
[0039] 여기서, 통합형 덮개 조립체(200)는 덮개 플레이트(202), 샤워헤드 조립체(204), 및 복수의 재료 전달 시스템들(206)(도 2b에 도시됨)을 포함한다. 덮개 플레이트(202)의 프로세싱 볼륨을 향하는 표면은, 측벽 정합 표면(208), 밀봉 링 채널(210) 및 리세스된 표면(212)을 특징으로 한다. 측벽 정합 표면(208)은 환형 만입부를 포함한다. 밀봉 링 채널(210)은 측벽 정합 표면(208)에 의해 정의된 경계들 내에 형성된다. 리세스된 표면(212)은 측벽 정합 표면(208)의 반경방향 안쪽에 배치된다. 통상적으로, 덮개 조립체(200)는 밀봉 링 채널(210)에 배치된 밀봉 링(211)(도 2b에 도시됨)을 사용하여 프로세싱 챔버의 하나 이상의 측벽들에 진공 밀봉된다. 여기서, 덮개 플레이트(202)는 내부에 배치된 하나 이상의 냉각 도관들(209)(도 2b에 도시됨)을 더 포함하며, 이러한 하나 이상의 냉각 도관들(209)은, 냉각제 소스(도시되지 않음), 이를테면, 냉매 소스 또는 물 소스에 커플링될 때, 덮개 플레이트(202)를 원하는 온도 이하로 유지하기 위해 사용될 수 있다.
[0040] 샤워헤드 조립체(204)는 복수의 샤워헤드들(214)(4개가 도시됨)을 특징으로 한다. 여기서, 샤워헤드들(214) 각각은 일반적으로 원통형의 섹터 형상(즉, 파이-슬라이스-형상)을 가지며, 이는 일반적으로 원통형으로 형상화된 샤워헤드 조립체(204)를 집합적으로 형성한다. 샤워헤드들(214) 각각은 캐비티(232)(도 2b)를 집합적으로 정의하도록 배킹 플레이트(215)(도 2b), 페이스플레이트(226) ―페이스플레이트(226)를 관통하여 복수의 개구들(228)이 배치되어 있음―, 및 배킹 플레이트(215)를 페이스플레이트(226)에 결합시키는 주변 벽(230)을 포함한다. 기판 프로세싱 동안, 기상 유기 재료들은 증기 소스들(242)로부터 캐비티들(232)로 전달되고, 복수의 개구들(228)을 통해 프로세싱 챔버, 이를테면, 도 1의 프로세싱 챔버(102)의 프로세싱 볼륨 내로 분배된다.
[0041] 통상적으로, 샤워헤드들(214) 각각의 온도는, 샤워헤드들(214) 각각에 배치되거나, 샤워헤드들(214) 각각 상에 배치되거나 또는 그렇지 않으면 샤워헤드들(214) 각각과 열적으로 연통하게 배치된 개개의 가열기(216)(도 2b)를 사용하여 다른 샤워헤드들(214) 각각의 온도들과 독립적으로 제어된다. 여기서, 샤워헤드들(214)은, 이들 사이의 열 전달 및 이에 따른 열적 크로스 토크를 방지하거나 또는 실질적으로 감소시키기 위해, 약 1 mm 이상, 이를테면, 약 5 mm 이상 또는 약 10 mm 이상의 폭(X(1))을 갖는 갭(222)만큼 서로 이격된다. 일부 실시예들에서, 샤워헤드 조립체(204)는, 샤워헤드들(214)로부터 열 손실을 방지하고 샤워헤드들(214) 사이의 열적 크로스 토크를 방지하기 위해 샤워헤드들(214) 각각을 둘러싸는 반사기들, 이를테면, 도 1에 도시된 반사기들(141)을 더 포함한다.
[0042] 샤워헤드 조립체(204)는, 주변 벽들(230)의 반경방향 바깥쪽을 향하는 표면들에 커플링되거나 또는 이러한 표면들로부터 형성된 복수의 제1 마운트들(223)을 더 포함한다. 복수의 제1 마운트들(223)은 덮개 플레이트에 커플링된 복수의 제2 마운트들(224) 중 대응하는 제2 마운트들과 정합되고, 개개의 패스너들(218)을 이용하여 이러한 대응하는 제2 마운트들에 고정된다. 샤워헤드 조립체(204)의 중심, 여기서는 샤워헤드들(214) 각각의 반경방향 가장 안쪽 표면들은, 덮개 플레이트(202)에 커플링되고 덮개 플레이트(202)로부터 아래쪽으로 연장되는 중심 핀(225)에 의해 지지된다. 여기서, 복수의 제2 마운트들(224)은, 샤워헤드들(214)이 덮개 플레이트(202)로부터 약 5 mm 이상, 이를테면, 약 10 mm 이상의 거리(X(2))만큼 이격되게 하고 이에 따라 열적으로 격리되게 하기 위해, 리세스된 표면(212)으로부터 바깥쪽으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 중심 핀(225) 그리고 복수의 제2 마운트들(224) 중 하나 또는 둘 모두는, 샤워헤드들(214)과 덮개 플레이트(202) 사이의 열적 연통을 방지하거나 또는 실질적으로 감소시키기 위해 단열 재료로 형성된다.
[0043] 재료 전달 시스템들(206)(4개 중 2개가 도시됨) 각각은 증기 소스(242), 전달 라인(246), 전달 라인 밸브(250), 바이패스 라인(252) 및 바이패스 밸브(254)를 포함한다. 전달 라인 밸브들(250) 및 바이패스 밸브들(254)은 이들에게 각각 커플링된 액추에이터들(256, 258)을 사용하여 동작된다. 여기서, 전달 라인들(246)은, 각각의 개별적인 샤워헤드(214)가 자신에 대응하는 개별적인 증기 소스(242)를 갖는 일대일 관계로, 증기 소스들(242) 각각을 샤워헤드(214)에 유체적으로 커플링한다. 다른 실시예들에서, 재료 전달 시스템들(206) 중 하나 이상은 제2 전달 라인, 이를테면, 도 1에 설명된 제2 전달 라인들(147) 중 하나를 사용하여 하나의 개별적인 증기 소스(242)로부터 복수의 샤워헤드들(214), 이를테면, 2개 이상의 샤워헤드들(214)로 기상 유기 재료를 전달하도록 구성된다.
[0044] 전달 라인 밸브들(250)은, 각각, 샤워헤드들(214)과 증기 소스들(242) 사이의 지점들에서 전달 라인들(246) 상에 배치된다. 바이패스 라인들(252)은 전달 라인 밸브들(250)과 샤워헤드들(214) 사이에 배치된 지점들에서 개개의 전달 라인들(246)에 유체적으로 커플링된다. 바이패스 밸브들(250)은 전달 라인들(246)과 바이패스 라인들(252)의 개개의 교차부들과 진공 소스 또는 콜드 트랩, 이를테면, 도 1에서 설명된 진공 소스(119) 또는 콜드 트랩(121) 사이의 지점들에서 바이패스 라인들(252) 상에 배치된다.
[0045] 일부 실시예들에서, 재료 전달 시스템(206)은 증기 소스들(242)로부터 샤워헤드들(214)로의 기상 유기 재료의 전달을 가능하게 하기 위해 캐리어 가스, 예컨대, 가압된 "푸시" 가스를 사용하지 않는다. 대신에, 기상 유기 재료들은, 도 1에서 위에서 설명된 바와 같이, 증기 소스들(242)로부터 전달 라인들(246)을 통해 프로세싱 볼륨으로 이들 사이에 유지되는 압력 차에 의해 끌어당겨진다. 다른 실시예들에서, 재료 전달 시스템들(206) 중 하나 이상은 캐리어 가스들 또는 퍼지 가스들을 자신에게 제공하는 가스 소스, 이를테면, 도 1에 설명된 가스 소스(156)에 커플링된다.
[0046] 일부 실시예들에서, 전달 라인 밸브들(250) 및 바이패스 밸브들(254) 중 하나 또는 둘 모두는 "소프트" 또는 "하드" 밀봉 작동을 포함하는 이중 작동 설계를 갖는 차단 밸브들이다. 소프트 밀봉 작동을 사용하는 경우, 전달 라인 밸브(250)를 통한 기상 유기 재료의 유동은 실질적으로 제한될 것인데, 예컨대, 단면 유동 면적(area)은 약 95% 초과, 이를테면, 약 99% 초과이지만 100% 미만 만큼 감소될 것이다. 하드 밀봉 작동을 사용하는 경우, 전달 라인 밸브(250)를 통한 기상 유기 재료의 유동은 개개의 증기 소스(242)로부터 샤워헤드(214)를 유체적으로 격리시키도록 완전히 제한될 것이다. 통상적으로, 소프트 밀봉 작동은, 기판 프로세싱 동작들 동안 그리고 기판 프로세싱 동작들 사이에서, 전달 라인 밸브(244)를 적어도 실질적으로 폐쇄하고 이에 따라 증기 소스(242)로부터 프로세싱 볼륨 내로의 기상 유기 재료들의 전달을 실질적으로 중지하기 위해 사용된다. 하드 밀봉 작동은 통상적으로, 재료 전달 시스템(206) 및 이에 따른 전달 라인 밸브(250)가 냉각되도록 허용된 유지보수 동작들 동안 전달 라인 밸브(250)를 완전히 폐쇄하기 위해 사용된다. 예컨대, 하드 밀봉 작동은, 증기 소스(242)가 유기 재료를 리로딩(reloading)하기 위해 대기 조건들로 개방될 때, 프로세싱 볼륨의 오염을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 마찬가지로, 하드 밀봉 작동은, 증기 소스(242)에 유체적으로 커플 링된 프로세싱 챔버가 유지보수 동작들을 위해 개방될 때, 증기 소스(242)의 대기 오염을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 소프트 밀봉 작동을 사용하는 능력은 유익하게, 밸브가 본원에서 설명된 비교적 높은 동작 온도들에서 완전히 안착(seat)되었다면, 그렇지 않으면 발생할 수 있는 밸브에 대한 손상을 감소시킨다. 따라서, 이중 작동 밸브 설계는 종래의 단일 밀봉 작동 차단 밸브와 비교할 때 더 긴 사용 수명(useful lifetime)을 제공한다.
[0047] 본원에서, 재료 전달 시스템들(206)의 적어도 일부분들은, 그렇지 않으면 도 1에 설명된 프로세싱 시스템(100)에 의해 점유될 전체 클린 룸 풋프린트(클린 룸 내의 시스템에 의해 점유되는 수평 공간)를 감소시키기 위해, 덮개 플레이트 상에 또는 그 위에 배치된다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 증기 소스들(242), 전달 라인들(246), 밸브들(250, 254) 및 이들에 커플링된 개개의 액추에이터들(256, 258) 중 하나 이상, 그리고 바이패스 라인들(252)의 적어도 일부분들은, 덮개 조립체(200)가 프로세싱 챔버의 벽들 상에 배치될 때 덮개 플레이트(202) 위의 구역에 배치된다.
[0048] 일부 실시예들에서, 액추에이터들(256, 258) 중 하나 또는 둘 모두는, 밸브들(250, 254), 전달 라인들(246) 및 바이패스 라인들(252)을, 각각, 덮개 플레이트(202)로부터 이격된 관계로 그리고 이에 따라 덮개 플레이트(202)로부터 열적으로 격리된 상태로 홀딩하기 위해, 덮개 플레이트(202)에 커플링되거나, 덮개 플레이트(202) 상에 배치되거나 또는 그렇지 않으면 덮개 플레이트(202)에 의해 지지된다. 일부 실시예들에서, 증기 소스들(242), 전달 라인들(246), 밸브들(250, 254) 및 이들에 커플링된 개개의 액추에이터들(256, 258) 중 하나 이상을 포함하는 재료 전달 시스템들(206)의 부분들, 및 바이패스 라인들(252)의 적어도 일부분들은, 덮개 플레이트(202)에 커플링되고 덮개 플레이트(202) 위에 배치되는 보호성 하우징(259)(가상선으로 도시됨)에 에워싸인다. 유익하게, 통합형 덮개 조립체(200)는 증기 소스들(242) 또는 전달 라인들(246)을 분리하지 않으면서 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨으로의 액세스를 가능하게 하며, 이는 그 유지보수 및 세정을 단순화한다. 일부 실시예들에서, 통합형 덮개 조립체(200)가 프로세싱 챔버로부터 멀어지게 이동될 수 있기 전에, 바이패스 라인들(252)은 여전히 콜드 트랩 또는 진공 소스로부터 분리될 필요가 있을 수 있다. 추가로, 증기 소스들(242), 및 재료 전달 시스템들(206)의 다른 컴포넌트들을 프로세싱 챔버에 더 가깝게 위치시킴으로써, 전달 라인 밸브들(250)과 샤워헤드들(236) 사이의 전달 라인들(246)의 길이가 단축될 수 있다. 밸브들(250)과 샤워헤드들(236) 사이에 배치된 전달 라인들(246)의 부분들의 길이를 단축시키는 것은 유리하게, 바이패스 시스템이 온-모드 구성에 있을 때 그렇지 않으면 배기되도록 전환될 값비싼 유기 증착 재료들의 낭비를 감소시킨다.
[0049] 도 2c는 전달 라인(246)의 일부분 및 증기 소스(242)의 단면도를 특징으로 하는, 도 2b의 일부분의 확대도이다. 여기서, 증기 소스(242)는 고체상 유기 재료(262), 예컨대, 유기 분말이 내부에 배치되어 있는 컨테이너(260)를 포함하는 앰풀이다. 컨테이너(260)는 하우징(264)에 밀봉식으로 커플링되고, 하우징(264)은 하우징(264)의 상부 구역을 통해 배치된 출구를 통해 전달 라인(246)에 유체적으로 커플링된다. 통상적으로, 증기 소스(242)는 독립적으로 제어되는 가열 존들(268a-268f)을 형성하기 위해 사용되는, 컨테이너(260) 주위에 그리고 컨테이너(260) 아래에 배치된 복수의 가열기들(266)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 독립적으로 제어되는 가열 존들(268a-268f)은 증기 소스(242)에 배치된 고체상 유기 재료(262)의 양(amount)이 시간이 지남에 따라 고갈되기 때문에 증기 소스(242)에 열적 균일성을 제공하기 위해 사용된다.
[0050] 일부 실시예들에서, 가열 존들(268a-268f)은, 증기 소스(242)의 온도를 변화시키고 이에 따라 앰풀의 하부 부분으로부터 상부 부분으로 증기 소스(242)에 배치된 유기 재료의 온도를 변화시키기 위해 사용된다. 예컨대, 가열 존들(268a-268f)은, 컨테이너(260)의 베이스를 향해 배치된 고체상 증착 재료(262)를 제1 온도로 유지하면서, 컨테이너(260)의 최상부를 향해 배치된 승화된 기상 유기 재료를 제1 온도보다 더 높은 제2 온도까지 가열하기 위해 사용될 수 있다. 통합형 덮개 조립체(200) 또는 프로세싱 시스템(100)에 사용될 수 있는 증기 소스(242)에 대한 대안적인 실시예가 도 3에 추가로 도시 및 설명된다.
[0051] 도 2d는 덮개 플레이트(202)를 관통하여 배치된 개구(238)를 통해 밀봉식으로 연장되는 전달 라인(246)의 일부분을 특징으로 하는, 도 2b의 일부분의 확대 단면도이다. 여기서, 전달 라인(246)은 증기 소스(242)에 유체적으로 커플링된 제1 도관(246a), 및 제1 도관(246a)을 샤워헤드(214)에 유체적으로 커플링하는 제2 도관(246b)을 포함한다. 여기서, 제1 도관(246a)과 제2 도관(246b)은 벨로우즈(240)의 상부 표면 아래에 배치된 슬립 핏(slip fit) 타입 연결부(270)를 사용하여 커플링된다. 도시된 바와 같이, 제1 도관(246a)과 제2 도관(246b)은, 절연 재킷(257)에 배치될 수 있는 저항성 가열 엘리먼트와 같은 가열기(248)에 의해 증기 소스(242)로부터 샤워헤드(214)까지 이러한 제1 도관(246a)과 제2 도관(246b)의 결합된 길이들을 따라 가열된다. 일부 실시예들에서, 제2 도관(246b)은 가열되지 않는다. 일부 실시예들에서, 제2 도관(246b), 및 벨로우즈(240) 아래의 구역에 배치된 제1 도관(246a)의 부분 중 하나 또는 둘 모두는 가열되지 않는다. 일부 실시예들에서, 제2 도관(246b), 및 벨로우즈(240) 아래의 구역에 배치된 제1 도관(246a)의 부분 중 하나 또는 둘 모두는, 벨로우즈(240)와 증기 소스(242) 사이에 배치된 전달 라인(246)의 부분을 가열하기 위해 사용되는 가열기(248)와 독립적인 가열기를 사용하여 가열된다.
[0052] 일부 실시예들에서, 각각의 재료 전달 시스템(206)은, 도 1에 도시 및 설명된 멀티-존 제어 가열 시스템(149)과 유사하거나 또는 동일한 멀티-존 제어 가열 시스템을 형성하기 위해 사용될 수 있는 복수의 독립적으로 제어되는 가열기들(248)을 특징으로 한다.
[0053] 본원에서, 덮개 플레이트(202)의 개구들(238)은 덮개 플레이트(202)와 전달 라인들(246) 사이의 직접적인 접촉을 방지하도록 사이즈가 정해진다. 예컨대, 일 실시예에서, 전달 라인들(246)은 개개의 개구들(238)의 벽들로부터 약 1 mm 이상, 이를테면, 약 3 mm 이상, 5 mm 이상, 7 mm 이상, 9 mm 이상, 또는 예컨대 약 10 mm 이상의 거리(X(3))만큼 이들 사이의 열적 연통을 제한하기 위해 이격된다. 덮개 플레이트(202)와 전달 라인들(246) 사이의 열적 연통을 제한하는 것은 바람직하게, 전달 라인들(246)의 대응하는 부분들에 콜드 스폿들이 형성되는 것을 방지하며, 따라서, 전달 라인들(246)의 벽들 상의 기상 유기 재료의 바람직하지 않은 응축이 회피된다. 덮개 조립체(200)가 프로세싱 볼륨 상에 배치되어 있을 때 프로세싱 볼륨을 밀봉하고 제1 도관(246a)과 제2 도관(246b)을 커플링하기 위한 대안적인 실시예들이 도 4a 및 도 4b에 도시된다.
[0054] 도 3은 도 1 및 도 2a에 각각 설명된 증기 소스들(142, 242) 중 하나 이상 대신에 사용될 수 있는, 다른 실시예에 따른 증기 소스(300)의 확대 단면도이다. 여기서, 증기 소스(300)는 고체상 유기 재료(308)가 내부에 배치되어 있는 컨테이너(302)를 특징으로 한다. 컨테이너(302)는 본원에서 설명되는 재료 전달 시스템들 중 하나의 재료 전달 시스템의 가열식 전달 라인에 커플링될 수 있는 하우징(306)에 밀봉식으로 커플링된다. 증기 소스(300)는 복수의 램프들(312)을 포함하는 램프 조립체(310)를 특징으로 하며, 복수의 램프들(312) 각각은, 복수의 램프들(312)에 의해 방출된 복사 열 에너지(316)가 램프들(312) 아래에 배치된 고체상 유기 재료(308)를 향해 지향되도록 대응하는 광 파이프(314)에 배치된다. 복사 열 에너지(316)는, 유기 재료(308)를 유기 재료(308)의 기상 상태로 승화시키기 위해 사용되며, 이어서, 이는 증기 소스(300)로부터 출구(318)를 통해 출구(318)에 유체적으로 커플링된 전달 라인(도시되지 않음)으로 유동된다. 일부 실시예들에서, 증기 소스(300)는 캐리어 가스 소스, 이를테면, 도 1에 설명된 가스 소스(156)에 유체적으로 커플링되며, 이는 기상 유기 재료와 혼합되어 전달 라인들을 통해 이러한 전달 라인들에 유체적으로 커플링된 샤워헤드로 운반하거나 또는 푸시한다.
[0055] 일부 실시예들에서, 증기 소스(300)의 하나 이상의 피처들은 증기 소스(242)의 하나 이상의 피처들과 조합될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 증기 소스(300)는 복수의 가열기들, 이를테면, 컨테이너(302) 주위에 그리고/또는 컨테이너(302) 아래에 배치된 가열기들(266)을 더 포함한다. 가열기들은, 도 2에 제시된 가열 존들(268a-268f)과 같은 복수의 가열 존들을 포함하는 멀티-존 가열기를 제공하도록 독립적으로 동작가능할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 가열기들(266)은 유기 재료(262)를 유기 재료(262)의 승화점 또는 그 근처의 온도로 유지하기 위해 사용될 수 있고, 램프들(312)은, 증기 소스(300)로부터의 기상 유기 재료 유동이 바람직한 경우에만 표면으로부터 유기 재료를 플래시 승화(flash sublimate)시키기 위해 사용될 수 있다.
[0056] 도 4a 및 도 4b는 도 2b 및 도 2d에서 위에서 설명된 벨로우즈에 대한 대안적인 실시예들을 예시하는 개략적인 단면도들이다. 도 4a에서, 전달 라인(246)은, 전달 라인(246)을 덮개 플레이트(202)에 커플링하기 위해 전달 라인(246) 주위에 원주방향으로 배치된 환형 금속 플랜지(400)를 사용하여 덮개 플레이트(202)를 관통하여 밀봉식으로 배치된다. 여기서, 플랜지(400)는, 전달 라인(246)과 덮개 플레이트(202) 사이의 열 전달에 이용가능한 단면적을 감소시키고 이에 따라 이들 사이의 열적 연통을 제한하기 위해, 플랜지(400)의 외경과 내경 사이에서 약 10 mm 미만의 두께(X(4))를 갖는다. 일부 실시예들에서, 두께(X(4))는 약 8 mm 미만, 이를테면, 약 6 mm 미만, 약 4 mm 미만, 예컨대, 약 2 mm 미만이다. 여기서, 제1 도관(246a)과 제2 도관(246b)은 이들의 개개의 단부들 위에 배치된 외부 커플러(246c)에 의해 유체적으로 커플링된다. 가열기들(도시되지 않음)은 위에서 도 1, 및 도 2a 내지 도 2d에서 설명된 실시예들 중 하나 또는 이들의 임의의 조합에서 도관들(246a-246c) 중 하나 이상에 커플링될 수 있다.
[0057] 도 4d에서, 전달 라인(246)은, 전달 라인(246) 및 덮개 플레이트(202)에 커플링되고 전달 라인(246)과 덮개 플레이트(202) 사이에 클램핑되는 실리콘 개스킷과 같은 가요성 개스킷(410)을 사용하여, 덮개 플레이트(202)에 밀봉식으로 커플링된다. 여기서, 전달 라인(246)은 위에서 도 1, 도 2a 내지 도 2d, 및 도 4a에서 위에서 설명된 실시예들 중 하나 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
[0058] 도 5는 본원에서 설명되는 유기 기상 증착 시스템들의 실시예들 중 임의의 하나 또는 이들의 조합을 사용하여 기판을 프로세싱하는 방법(500)을 제시하는 흐름도이다.
[0059] 활동(502)에서, 방법(500)은 프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에 기판을 포지셔닝하는 단계를 포함한다. 통상적으로, 기판은 반도체 디바이스 제조에 적절한 기판, 예컨대, 실리콘 웨이퍼이며, 복수의 반도체 디바이스들이 상부에 형성되어 있다. 일부 실시예들에서, 기판은 복수의 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 트랜지스터들을 각각 포함하는 복수의 반도체 디바이스들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 기판은 복수의 CMOS 디바이스들 상에 배치된 제1 ITO(indium tin oxide) 층과 같은 제1 전극 층을 포함한다. 일부 실시예들에서, 기판은, 도 1에서 위에서 설명된 바와 같이, 기판 상에 배치된 섀도우 마스크 조립체와 함께 이러한 기판을 수송하기 위해 사용되는 기판 캐리어 상에 배치된다. 여기서, 프로세싱 챔버는 도 1, 도 2a 내지 도 2d, 도 3, 및 도 4a 및 도 4b에 제시된 실시예들 중 하나 또는 이들의 임의의 조합에서 위에서 도시 및 설명된 바와 같은 통합형 덮개 조립체 또는 이의 대안적인 실시예들을 포함한다.
[0060] 활동(504)에서, 방법(500)은, 복수의 재료 전달 시스템들의 개개의 재료 전달 시스템을 사용하여 복수의 샤워헤드들 중 하나 이상의 샤워헤드들에 기상 유기 재료를 유동시키는 단계를 포함한다. 방법(500)을 사용하여 유기 광-검출기를 형성하기 위해 사용될 수 있는 적절한 유기 재료들의 예들은 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토), 알루미늄(Alq3), 및 벅민스터풀러렌(C60)을 포함한다. 통상적으로, 본원에서 설명되는 재료 전달 시스템들을 사용하여 유기 재료들을 기상 상태로 승화시켜 유지하는 것은 재료 전달 시스템들의 컴포넌트들을 최대 섭씨 600도까지 그리고 일부 실시예들에서는 섭씨 600도를 초과하여 가열할 것을 요구한다.
[0061] 활동(506)에서, 방법(500)은, 하나 이상의 샤워헤드들을 통해 프로세싱 볼륨 내로 분배된 하나 이상의 기상 유기 재료들에 기판을 노출시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 2개 이상의 유기 재료들이 개개의 증기 소스들로부터 프로세싱 볼륨 내로 동시에 또는 연속적으로 유동된다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 제1 유기 재료는 하나 이상의 샤워헤드들로부터 유동되고, 제1 유기 재료와 상이한 제2 유기 재료는, 제1 유기 재료에 사용되고 있지 않은 나머지 샤워헤드들 중 하나 이상으로부터 동시에 유동된다. 제1 유기 재료 및 제2 유기 재료가 기판의 디바이스 측 표면 상에 응축될 때 유기 재료들의 상호혼합을 제어하기 위해 제1 유기 재료와 제2 유기 재료가 프로세싱 볼륨 내로 공동-유동되는 동안 기판 지지부는 회전된다. 통상적으로, 기판의 더 느린 회전은 적층된 다층 구조를 제공하기 위해 상이한 유기 재료들의 더 적은 상호혼합을 초래하는 한편, 더 빠른 회전은 더 큰 정도의 상호혼합을 제공하고 이에 따라 2개 이상의 유기 재료들의 더 균질한 분배를 제공한다.
[0062] 활동(508)에서, 방법(500)은, 도 1, 도 2a 내지 도 2d, 도 3, 및 도 4a 및 도 4b의 실시예들 중 하나 또는 이들의 임의의 조합에서 위에서 설명된 바와 같이, 전달 라인 밸브를 적어도 부분적으로 폐쇄하고 바이패스 밸브를 개방함으로써, 하나 이상의 샤워헤드들로부터의 기상 증착 재료의 분배를 중지하는 단계를 포함한다.
[0063] 유익하게, 본원에서 설명되는 실시예들은 대량 반도체 디바이스 제조 라인으로의 유기 기상 증착 프로세스들의 통합을 가능하게 한다.
[0064] 전술된 내용이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 프로세싱 시스템으로서,
    덮개 조립체 ―상기 덮개 조립체는,
    제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하게 배치된 제2 표면을 갖는 덮개 플레이트; 및
    상기 제1 표면에 커플링된 샤워헤드 조립체를 포함하며, 상기 샤워헤드 조립체는 복수의 샤워헤드들을 포함함―; 및
    상기 덮개 플레이트의 상기 제2 표면 상에 배치된 복수의 재료 전달 시스템들
    을 포함하며,
    상기 복수의 재료 전달 시스템들의 개별적인 재료 전달 시스템들은 상기 복수의 샤워헤드들 중 하나 이상의 샤워헤드들에 유체적으로 커플링되고, 상기 재료 전달 시스템들의 개별적인 재료 전달 시스템들은 각각,
    전달 라인;
    상기 전달 라인 상에 배치된 전달 라인 밸브;
    상기 전달 라인 밸브와 샤워헤드 사이에 배치된 지점에서 상기 전달 라인에 유체적으로 커플링된 바이패스 라인; 및
    상기 바이패스 라인 상에 배치된 바이패스 밸브
    를 포함하는,
    프로세싱 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    개별적인 샤워헤드들은 일대일 관계로 개별적인 증기 소스들에 유체적으로 커플링되는,
    프로세싱 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 재료 전달 시스템들의 개별적인 재료 전달 시스템들은 각각, 대응하는 광 파이프에 각각 배치된 복수의 램프들을 포함하는 증기 소스를 더 포함하는,
    프로세싱 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    전달 라인들은 상기 덮개 플레이트에 형성된 대응하는 개구들을 통해 배치되며, 그리고
    상기 덮개 플레이트의 상기 개구들 및 상기 전달 라인들은, 각각, 상기 덮개 플레이트의 상기 개구들과 상기 전달 라인들 사이의 접촉을 방지하도록 사이즈가 정해진,
    프로세싱 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    프로세서에 의해 실행될 때 기판을 프로세싱하는 방법을 수행하기 위한 명령들이 저장되어 있는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 더 포함하며,
    상기 방법은,
    프로세싱 챔버의 프로세싱 볼륨에 기판을 포지셔닝하는 단계 ―상기 프로세싱 챔버는 상기 덮개 조립체를 포함함―;
    상기 기판을 회전시키는 단계;
    상기 복수의 재료 전달 시스템들의 개개의 재료 전달 시스템을 사용하여 상기 복수의 샤워헤드들 중 하나 이상의 샤워헤드들에 기상 증착 재료를 유동시키는 단계;
    상기 복수의 샤워헤드들 중 하나 이상의 샤워헤드들을 통해 상기 프로세싱 볼륨 내로 분배된 하나 이상의 기상 유기 재료들에 상기 회전하는 기판을 노출시키는 단계; 및
    상기 하나 이상의 샤워헤드들로부터의 상기 기상 유기 재료들의 유동을 중지하는 단계
    를 포함하며,
    상기 중지하는 단계는,
    상기 전달 라인 밸브를 적어도 부분적으로 폐쇄하는 단계; 및
    상기 바이패스 밸브를 개방하는 단계
    를 포함하는,
    프로세싱 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 샤워헤드들 각각은 상기 복수의 샤워헤드들 각각과 열적으로 연통하게 배치된 대응하는 가열기를 사용하여 독립적으로 가열되고, 상기 복수의 샤워헤드들 각각은 인접하게 배치된 샤워헤드들로부터 약 1 mm 이상의 갭만큼 이격되는,
    프로세싱 시스템.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 재료 전달 시스템들 중 하나 이상의 재료 전달 시스템들은 복수의 독립적으로 제어되는 가열기들을 포함하고, 상기 복수의 독립적으로 제어되는 가열기들 각각은, 재료 전달 시스템의 기상 전구체 소스와 상기 재료 전달 시스템의 상기 기상 전구체 소스와 유체 연통하는 대응하는 샤워헤드 사이에 대응하는 복수의 독립적으로 제어되는 가열 존들을 제공하기 위해 상기 전달 라인의 일부분과 열적으로 연통하는,
    프로세싱 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    바이패스 라인들은 전달 라인들을 진공 소스에 유체적으로 커플링하는,
    프로세싱 시스템.
  9. 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    프로세서에 의해 실행될 때 기판을 프로세싱하는 방법을 수행하기 위한 명령들을 저장하고 있으며,
    상기 방법은,
    프로세싱 시스템의 프로세싱 볼륨에 기판을 포지셔닝하는 단계 ―상기 프로세싱 시스템은 덮개 조립체를 포함함―;
    복수의 재료 전달 시스템들의 개개의 재료 전달 시스템을 사용하여 복수의 샤워헤드들 중 하나 이상의 샤워헤드들에 기상 증착 재료를 유동시키는 단계;
    상기 복수의 샤워헤드들 중 하나 이상의 샤워헤드들을 통해 상기 프로세싱 볼륨 내로 분배된 하나 이상의 기상 유기 재료들에 상기 기판을 노출시키는 단계; 및
    상기 하나 이상의 샤워헤드들로부터의 상기 하나 이상의 기상 유기 재료들의 유동을 중지하는 단계
    를 포함하며,
    상기 중지하는 단계는,
    전달 라인 밸브를 적어도 부분적으로 폐쇄하는 단계; 및
    바이패스 밸브를 개방하는 단계
    를 포함하는,
    비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은,
    상기 덮개 조립체 ―상기 덮개 조립체는,
    제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하게 배치된 제2 표면을 갖는 덮개 플레이트; 및
    상기 제1 표면에 커플링된 샤워헤드 조립체를 포함하며, 상기 샤워헤드 조립체는 상기 복수의 샤워헤드들을 포함함―; 및
    상기 덮개 플레이트의 상기 제2 표면 상에 배치된 복수의 재료 전달 시스템들
    을 포함하며,
    상기 복수의 재료 전달 시스템들의 개별적인 재료 전달 시스템들은 상기 복수의 샤워헤드들 중 하나 이상의 샤워헤드들에 유체적으로 커플링되고,
    상기 재료 전달 시스템들의 개별적인 재료 전달 시스템은,
    전달 라인;
    상기 전달 라인 상에 배치된 상기 전달 라인 밸브;
    상기 전달 라인 밸브와 샤워헤드 사이에 배치된 지점에서 상기 전달 라인에 유체적으로 커플링된 바이패스 라인; 및
    상기 바이패스 라인 상에 배치된 상기 바이패스 밸브
    를 포함하는,
    비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  11. 제10 항에 있어서,
    개별적인 샤워헤드들은 일대일 관계로 개별적인 증기 소스들에 유체적으로 커플링되는,
    비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 재료 전달 시스템들의 개별적인 재료 전달 시스템들은 각각 증기 소스를 더 포함하고, 상기 증기 소스는 대응하는 광 파이프에 각각 배치된 복수의 램프들을 포함하며, 상기 방법은, 상기 증기 소스에 배치된 증착 재료를 기화시키기 위해 상기 램프들로부터 복사 에너지(radiant energy)를 지향시키는 단계를 더 포함하는,
    비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  13. 제10 항에 있어서,
    전달 라인들은 상기 덮개 플레이트에 형성된 대응하는 개구들을 통해 배치되며, 그리고
    상기 덮개 플레이트의 상기 개구들 및 상기 전달 라인들은, 각각, 상기 덮개 플레이트의 상기 개구들과 상기 전달 라인들 사이의 접촉을 방지하도록 사이즈가 정해진,
    비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 샤워헤드들 각각은 상기 복수의 샤워헤드들 각각과 열적으로 연통하게 배치된 대응하는 가열기를 사용하여 독립적으로 가열되고, 상기 복수의 샤워헤드들 각각은 인접하게 배치된 샤워헤드들로부터 약 1 mm 이상의 갭만큼 이격되는,
    비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 재료 전달 시스템들 중 하나 이상의 재료 전달 시스템들은 복수의 독립적으로 제어되는 가열기들을 포함하고, 상기 복수의 독립적으로 제어되는 가열기들 각각은, 재료 전달 시스템의 기상 전구체 소스와 상기 재료 전달 시스템의 상기 기상 전구체 소스와 유체 연통하는 대응하는 샤워헤드 사이에 대응하는 복수의 독립적으로 제어되는 가열 존들을 제공하기 위해 상기 전달 라인의 일부분과 열적으로 연통하는,
    비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  16. 제10 항에 있어서,
    바이패스 라인들은 전달 라인들을 진공 소스에 유체적으로 커플링하는,
    비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  17. 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
    프로세싱 시스템의 프로세싱 볼륨에 기판을 포지셔닝하는 단계 ―상기 프로세싱 시스템은 덮개 조립체를 포함함―;
    복수의 재료 전달 시스템들의 개개의 재료 전달 시스템을 사용하여 복수의 샤워헤드들 중 하나 이상의 샤워헤드들에 기상 유기 재료를 유동시키는 단계;
    상기 하나 이상의 샤워헤드들을 통해 상기 프로세싱 볼륨 내로 분배된 하나 이상의 기상 유기 재료들에 상기 기판을 노출시키는 단계; 및
    상기 하나 이상의 샤워헤드들로부터의 상기 하나 이상의 기상 유기 재료들의 유동을 중지하는 단계
    를 포함하며,
    상기 중지하는 단계는,
    전달 라인 밸브를 적어도 부분적으로 폐쇄하는 단계; 및
    바이패스 밸브를 개방하는 단계
    를 포함하는,
    기판을 프로세싱하는 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은,
    상기 덮개 조립체 ―상기 덮개 조립체는,
    제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하게 배치된 제2 표면을 갖는 덮개 플레이트; 및
    상기 제1 표면에 커플링된 샤워헤드 조립체를 포함하며, 상기 샤워헤드 조립체는 상기 복수의 샤워헤드들을 포함함―; 및
    상기 덮개 플레이트의 상기 제2 표면 상에 배치된 복수의 재료 전달 시스템들
    을 포함하며,
    상기 복수의 재료 전달 시스템들의 개별적인 재료 전달 시스템들은 상기 복수의 샤워헤드들 중 하나 이상의 샤워헤드들에 유체적으로 커플링되고,
    상기 재료 전달 시스템들의 개별적인 재료 전달 시스템은,
    전달 라인;
    상기 전달 라인 상에 배치된 상기 전달 라인 밸브;
    상기 전달 라인 밸브와 샤워헤드 사이에 배치된 지점에서 상기 전달 라인에 유체적으로 커플링된 바이패스 라인; 및
    상기 바이패스 라인 상에 배치된 상기 바이패스 밸브
    를 포함하는,
    기판을 프로세싱하는 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    전달 라인들은 상기 덮개 플레이트에 형성된 대응하는 개구들을 통해 배치되며, 그리고
    상기 덮개 플레이트의 상기 개구들 및 상기 전달 라인들은, 각각, 상기 덮개 플레이트의 상기 개구들과 상기 전달 라인들 사이의 접촉을 방지하도록 사이즈가 정해진,
    기판을 프로세싱하는 방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 재료 전달 시스템들의 개별적인 재료 전달 시스템들은 각각 증기 소스를 더 포함하고, 상기 증기 소스는 대응하는 광 파이프에 각각 배치된 복수의 램프들을 포함하며, 상기 방법은, 상기 증기 소스에 배치된 증착 재료를 기화시키기 위해 상기 램프들로부터 복사 에너지를 지향시키는 단계를 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하는 방법.
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